[发明专利]一种中子衍射实验数据分析系统

说明书

本发明公开了一种中子衍射实验数据分析系统，包括数据格式、内存数据结构、数据分析算法、数据输出四部分。该系统使用了一种基于JSON的文件格式，能够快速方便地存储和交换中子衍射地实验数据，并为此设计了一种高效的数据结构能够在计算机中对数据进行分析和处理。为了从中子实验数据中提取有效的实验信息，该系统采用了全新的基于L‑M的中子衍射实验数据处理算法，在L‑M算法前增设针对中子衍射实验数据进行专门优化的前处理器使得算法的结果准确性和算法收敛速度大幅提升。

技术领域

本发明涉及一种中子衍射实验数据分析系统，属于计算机科学领域和材料制造领域。

背景技术

在工业制造中，金属毛坯常常通过锻造，铸造，冲压，切削等方式制造成为成品构件，在这一过程中，由于加工工艺以及原材料的限制，不可避免地会出现金属构件中的瑕疵，包括气孔，裂隙，应力集中等等。为解决这一问题并提高生产工艺，研究人员提出了多种测量方式包括x射线衍射，超声波，中子衍射等方式来探测这些瑕疵的存在和其具体情况。其中中子射线是一种穿透深度高于x射线，分率高于超声波的探测方式。通过将中子射线照射在金属构件上，将使得中子射线发生衍射，根据衍射的结果可以计算出金属构件内部具体位置的应力大小。在对金属构件的中子衍射实验完成后，需要对衍射实验的数据进行处理以生成可以理解的直观应力数据。

发明内容

(一)解决的技术问题

在中子衍射实验中，中子探测器收集到的实验数据是难以解读的。为了将这些实验数据转化计算成为有用的应力数据，本发明设计了一种拟合算法，通过该算法将能够计算得到可用的应力数据。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种中子衍射实验数据分析系统，包括数据格式、内存数据结构、数据分析算法、数据输出四大部分。

其中数据格式部分基于JSON技术设计了适合中子衍射实验数据保存和交换的数据保存格式。JSON(JavaScript Object Notation,JS对象简谱)是一种轻量级的数据交换格式。它基于ECMAScript(欧洲计算机协会制定的js规范)的一个子集，采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。简洁和清晰的层次结构使得JSON成为理想的数据交换语言。易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并有效地提升网络传输效率。JSON技术在互联网业界被广泛应用，拥有大量成熟可靠的库代码可以使用，使用JSON作为数据格式的基础将有助于数据交换。

内存数据结构基于C++STL技术设计。C++STL(标准模板库)是一套功能强大的C++模板类，提供了通用的模板类和函数，这些模板类和函数可以实现多种流行和常用的算法和数据结构，如向量、链表、队列、栈。该内存数据结构基于STL技术可以存储单词实验中的多个测试点的实验测量数据，并为后续的数据分析提供基础。

数据分析算法部分是一种基于L-M非线性拟合算法的中子衍射实验数据拟合算法。本发明中的算法在传统的L-M算法前增设一个前处理器，该前处理器大幅度改善了L-M算法的拟合效果。使得中子衍射实验数据的拟合优度大幅提升。

在数据输出部分使用了基于xlsx格式的输出器，能够使得输出的数据完全兼容Microsoft公司的Excel数据处理软件，这将能够增强本发明中实验数据分析系统的泛用性。

(三)有益效果

本发明提供了一种中子衍射实验数据分析系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、方便和泛用的文件格式，以往的中子衍射实验数据分析系统通常采用私有的文件格式来保存和交换实验数据。这实际上不利于基于中子衍射实验设备的学术交流，采用泛用和易用的文件格式将能够解决这一问题。